從19世紀末到20世紀初陸續發現了多種元素,1923年發現鉿、1925年發現錸之後,周期表中隻有原子序數為43、61、85和87的4個空位沒有填充,這時周期表接近完成。
43號元素锝的發現
意大利物理學家謝格雷1936年到美國後,加利福尼亞大學的勞倫斯給了他一塊由回旋加速器加速重氫離子(重質子)而照射的鉬碎片。那時,隻有加利福尼亞大學的回旋加速器,才能使鉬等原子序數大的元素發生核反應。鉬的原子序數是42,重氫離子同它發生核反應,應該生成原子序數多1的43號元素。
回到意大利後,謝格雷立刻著手對這塊鉬的碎片進行化學分析,但在此反應中,即使生成了43號元素也是極微量的,按預計,達不到足夠測量的重量。
43號元素位於周期表中錳之下,錸之上,謝格雷將錳和錸混合進行化學操作,從這一鉬的碎片中分離出與錸性質相似的放射性物質,它雖與錸相似,卻並不是當時已知的某種元素。這樣謝格雷就確定發現了43號元素。謝格雷取人工製造之意,將其命名為锝。
長期以來,讓很多化學家苦苦尋找的43號元素就這樣由人工方法製了出來。現在,已發現锝的很多同位素都具有放射性,沒有一個穩定同位素,锝也是最早的人工元素。
像锝這種人工元素,乍看與我們日常生活毫無關係,但是,近年來它在醫學中越發顯示其重要性。在原子反應堆中,鉬吸收一個中子,生成^99Mo。^99Moβ衰變成半衰期為6小時的,放射O.14MeV的γ射線。這種低能量的γ射線很容易檢測,所以一般探測器就能探測少量,而且,它無β和α射線,半衰期短,對人體影響小。因此,锝()是一種廣泛應用於核醫學中的放射性核素。現在,已將锝的各種化合物作為藥品,應用於醫學中的診斷或檢查。
锝在自然界中並不存在,似乎與我們的生活相距甚遠,但它通過醫療這一橋梁,與我們緊緊聯係在一起。
8 7號元素鈁的發現
1914年,德國研究者已經指出純錒(89號元素)發射α粒子,所以應當衰變成87號元素。
在鐳研究所居裏實驗室工作的法國女物理學家彼麗(M.M.Perey)於1939年分離鈾的衰變產物時指出:除放射β粒子轉變為外,還有1.4%經由α發射而衰變。她指出這種α發射導致了一種半衰期為21分鍾、能發射β粒子的新元素的產生。彼麗經過仔細的化學實驗後,她確認是87號元素的同位素。彼麗進一步證明該元素具有堿金屬的化學性質。例如它不能用硫化物或碳酸鹽沉澱方法從溶液中除去,但是它能在溶液中和高氯酸銫或氯鉑酸銫一起結晶出來。
彼麗行使了她命名該元素的權利,建議為“francium”(中文名為鈁),符號為Fr,以紀念她的祖國——法國(France)。
除了自然界中存在的最重要的鈁的同位素外,目前尚有31種鈁的同位素(質量數從200~232)和7種同質異能素。
85號元素砹的發現
85號元素的第一種同位素是在1940年用人工方法生產的。當時科爾森、麥肯齊和塞格瑞在加利福尼亞大學的回旋加速器上,用30MeV的氦離子轟擊鉍靶,生產了質量數為211,半衰期為8.5小時的放射性同位素。
這些研究者應用示蹤技術,研究了85號元素的化學性質。他們發現這種元素的行為在很多方麵像一個金屬,比鹵族元素更具有正電性。這是不足為奇的,因為它靠近最重的鹵族元素的一端。
21185同位素的衰變綱圖是非常有趣的。其中59%的分支經曆α衰變,生成鉍的同位素(^207Bi);而41%經曆軌道電子俘獲,生成釙的同位素(^211Po)。後者因有一個半衰期為0.5秒的α粒子發射,衰變至穩定的^207Pb。
科爾森運用他們的權利,提議85號元素取名為“Astatine”(中文名為砹),符號為At。該詞源於希臘文“astatos”(英文為astable),表示“不穩定”的意思,就像鹵族元素那樣,故而從該元素的名字就可了解它的性質。